Метод за измерване на температурата на лазерната плазма
Изобретението се отнася до физиката на плазмата, и по-специално до методи за измерване на електронната температура на плазма, генерирана от лазерно лъчение върху цели, направени от проводници. Когато лазерното лъчение действа върху повърхността на твърда мишена, поставена във вакуум, се образува плазма, от която електроните излизат поради по-голямата подвижност. В резултат на плазмо-вакуумния интерфейс се образува един вид плазмен кондензатор. В този случай както плазмата, така и целта в началния момент от време придобиват определен потенциал V0 спрямо заземените стени на вакуумната камера. По този начин целта, която се използва като източник на плазма, едновременно служи като сонда, която не въвежда никакви смущения в плазмата. Техническият резултат на изобретението: увеличаване на бързината на измерване на електронната температура на лазерната плазма. 2 кал.
Изобретението се отнася до физиката на плазмата и по-конкретно до методите за измерване на електронната температура на плазмата, създадена от лазерно лъчение върху цели, направени от проводници.
Известен метод за измерване на електронната температура на лазерната плазма чрез измерване на интензивността на спектралните линии на излъчване, излъчвано от плазмата (в книгата: "Елементарна физика на плазмата" Л. А. Арцимович, М .: Атомиздат, 1969, гл. 6.4, стр. 126-129).
Известен е и метод за измерване на електронната температура на лазерна плазма, включващ създаването на плазма чрез лазерно лъчение върху мишена - методът на електрическите сонди (Chen F. Electric sonds in the book: "Plasma Diagnostics", edited от R. Huddlestone и S. Leonard, M .: Mir, 1967, стр. 94-164), което е най-близко до заявеното изобретение, т.е. прототип. Същността на метода се крие във факта, че електрод с малък размер - сонда - се потапя в плазмата и токът, който тече към този електрод, се измерва при различни стойности на приложеното към него напрежение. В резултат се изгражда кривата на характеристиката на сондата на плазмата, от която се определя нейната електронна температура. Този метод има редица недостатъци, например, сондата може да наруши изследваната плазма и също така не е подходяща за експресно измерване на електронната температура на лазерната плазма в лазерно-плазмени инсталации (например в източник на лазерен йон ).
Целта на настоящото изобретение е да увеличи бързината на измерване на електронната температура на лазерната плазма.
Това се постига от факта, че в метода за измерване на електронната температура на плазмата, включително създаването на плазма чрез лазерно лъчение върху мишени, стойността на потенциала, възникващ върху целта по време на образуването на лазерна плазма в областта на измерва се плътност на потока на лазерното излъчване на потока Q 13/2 W/cm 2, където е дължината на вълните на лазерното излъчване в микрони, и се определя температурата на електроните по формулата kTе = BeV0, където kTe е електронната температура на плазмата; V0 е целевият потенциал; д - елементарен заряд; В е константа в зависимост от атомното тегло на целевия материал и стойността на плътността на потока на лазерното излъчване.
Фиг. 1 показва един пример за устройство за прилагане на метод за измерване на електронната температура на плазма.
Устройството се състои от лазер 1, система от огледала 2 за въвеждане на лазерно лъчение в камерата, вакуумна камера 3, входен прозорец 4, мишена 5, фокусираща леща 6, товарен резистор 7 и запаметяващ осцилоскоп 8.
Този метод се извършва по следния начин.
Когато лазерното лъчение се фокусира с леща 6 върху повърхността на твърда мишена 5 от проводник, монтиран във вакуумна камера 3, се образува плазма 9, от която поради по-голямата подвижност излизат електрони, в резултат на което се получава вид плазмен кондензатор 10 се образува на интерфейса плазма-вакуум. В този случай както плазмата, така и целта в началния момент от време придобиват определен потенциал Vо спрямо заземените стени на вакуумната камера. По този начин целта, която се използва като източник на плазма, едновременно служи като сонда, която не въвежда никакви смущения в плазмата. Стойността на Vo се определя от плазмените параметри и може да се намери от условието за равенство на електронния и йонния ток през плазмената граница. В предложението за максееловото разпределение на електроните по отношение на скоростите и равенството на температурите на електроните и йоните (Chen F. Electric sonds in the book: "Plasma Diagnostics", edited by R. Huddlestone and S. Leonard, M .: Mir, 1967, стр. 94-164), които са доста добре удовлетворени за лазерна плазма при плътност на потока Q 13/2 W/cm 2, където е дължината на вълната на лазерното излъчване в μm (Krokhin ON Високи температури и плазмени явления, индуцирани от лазерно лъчение- Proc Intern School Phys., Caldirda and H. Knoepfel (Eds.), NY: Acad. Press Inc., 1971, p. 278-305), стойността на Vo съответства на плаващия плазмен потенциал: = kTe | ln (me/2mi) |/2e, където me, mi - електронни и йонни маси, съответно; д - елементарен заряд.